JP2010014617A - ピン型ロードセル - Google Patents

Abstract

【課題】ひずみ測定センサの寿命を適切かつ簡便に判定できるピン型ロードセルを提供する。
【解決手段】ピン１と、ピン１の端面１ａからピン１の軸方向に設けられた穴３と、ピン１の周方向に沿ってピン１の外周面上に設けられたピン溝５，６と、ピン溝５，６の幅内に収まるようにピン１の軸方向の異なる位置にそれぞれ配置され、穴３の内部に固定されたセンサ７，８と、穴３の内部に充填された樹脂４と、センサ７の出力値とセンサ８の出力値をサンプリングし、その出力値の差がセンサ７の寿命を判定するために設定した閾値を超えたことを報知する報知装置１８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は機械部品等が受ける荷重を検出するピン型ロードセルに関する。

機械を構成する各部品（機械部品）が受ける荷重を検出する技術の１つとして、各部品を結合するジョイントピン自体にひずみ測定センサを組み込んで形成したピン型ロードセルがある（特開昭６１−１４５４２７号公報等参照）。ピン型ロードセルは、ピン内部に設置されたひずみゲージ（ひずみ測定センサ）によってピンの変形、すなわち機械への負荷荷重を検出するもので、例えば、油圧ショベルのバケットとアームを連結するジョイントピンに組み込まれて、油圧ショベルの掘削力や作業量等の測定に用いられている。

特開昭６１−１４５４２７号公報

ピン型ロードセルのひずみ測定センサは、その裏面に塗布された接着剤によってピン内部に固定されているが、ピン内部に水分が侵入するとその接着剤が劣化してひずみ感度が低下することがある。ロードセルが受けた荷重は、予め得ておいた荷重とセンサ出力の校正直線に基づいて算出されるが、水分の侵入によってセンサのひずみ感度が低下すると、その校正直線の傾きに変化が生じるため、算出される荷重に測定誤差が生じてしまう。そのため、ピン型ロードセルを使用する場合には、このような測定誤差を防止するために、ひずみ測定センサの寿命判定を適切に行うことが必要となる。しかし、ピン型ロードセルを機械部品に組み込む場合、その機械の動作中はランダムな荷重がピンに作用するので、センサの感度低下の見極めが困難であった。

本発明の目的は、ひずみ測定センサの寿命を適切かつ簡便に判定できるピン型ロードセルを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、ピンと、このピンの一方の端面から前記ピンの軸方向に設けられた穴と、この穴の内部に固定され、前記ピンの軸方向の異なる位置に配置された複数のひずみ測定センサと、この複数のひずみ測定センサが、前記ピンの周方向に沿って前記ピンの外周面上に設けられた溝の幅内に収まるように形成された１または複数のピン溝と、前記穴の内部に充填された樹脂と、前記複数のひずみ測定センサのうち前記ピンの一方の端面に最も近いものの出力値、及びその他のひずみ測定センサのうち少なくとも１つの出力値をサンプリングし、そのサンプリングした前記ピンの一方の端面に最も近いひずみ測定センサの出力値と前記その他のひずみ測定センサの出力値の差が、前記ピンの一方の端面に最も近いひずみ測定センサの寿命を判定するために設定した閾値を超えたことを報知する報知装置とを備えるものとする。

本発明によれば、複数のひずみ測定センサの出力差を利用してひずみ感度の低下を判断できるので、ひずみ測定センサの寿命を適切かつ簡便に判定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態であるピン型ロードセルの正面断面図であり、図２は図１中のII-IIからの横断面図である。

これらの図に示すピン型ロードセルは、ピン１と、穴（ピン穴）３と、ピン溝５，６と、ひずみ測定センサ（以下、センサと称す）７，８と、樹脂４と、報知装置１８を備えている。

穴３は、ピン１の一方の端面１ａからピン１の軸方向に沿って設けられており、穴３の一方の端部は開口部２としてピン１の端面１ａに表出している。本実施の形態の穴３は、その中心軸がピン１の中心軸と合致する円筒状に形成されている。

センサ７，８は、穴３の内部に固定され、ピン１の軸方向の異なる位置にそれぞれ配置されている。センサ７は、開口部２が設けられた端面１ａ側に配置されており、センサ８は、端面１ａの反対側の端面１ｂ側に配置されている。センサ７，８は、報知装置１８と接続されており、測定したひずみを報知装置１８に出力している。また、本実施の形態のセンサ７，８は、図２に示すように、接着剤を介してピン１の内壁面に直接取り付けられている。このようにセンサ７，８をピン１に直接固定すると、センサ精度を向上させることができる。

なお、センサ７，８としては、金属抵抗式ひずみゲージ（ひずみゲージ）又は、半導体ひずみセンサなどが適用できる。半導体ひずみセンサは、ひずみ感応抵抗体として、単結晶シリコン板に不純物を導入して不純物拡散抵抗を用いたものである。また、半導体ひずみセンサは、ひずみゲージと比較して、感度が高いのでより小さいひずみを検出することができ、また、低ドリフトなので検出値の誤差が小さく、さらに、アンプを内蔵しているので小型化することができるという利点を有する。

ピン溝５，６は、それぞれ、ピン１の周方向に沿ってピン１の外周面上に設けられている。ピン溝（第１ピン溝）５は、開口部２が設けられた端面１ａ側に設けられており、その幅内にセンサ７が収まるように形成されている。また、ピン溝（第２ピン溝）６は、端面１ａの反対側の端面１ｂ側に設けられており、その幅内にセンサ８が収まるように形成されている。すなわち、本実施の形態では、センサ７，８が、ピン溝５，６の幅内に１つずつ収まるように配置されている。

また、本実施の形態では、端面１ａからピン溝５までと端面１ｂからピン溝６までは等距離になっており、端面１ａからセンサ７までと端面１ｂからセンサ８までも等距離になっている。

樹脂４は、穴３の内部に充填されており、穴３を封している。樹脂４としては、耐候性を確保する観点から、シリコーン樹脂や、フッ素樹脂などを利用することが好ましい。

図３は報知装置１８の機能ブロック図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する（後の図も同様とする）。

この図において、報知装置１８は、サンプリング部１８１と、演算部１８２ａ，１８２ｂと、判定部１８３と、報知器１８４を備えている。

サンプリング部１８１は、センサ７，８からの出力を所定の周期でサンプリングする部分で、センサ７，８と接続されている。

演算部１８２ａ，１８２ｂは、センサ７，８からサンプリングした出力に基づいて荷重を演算する部分で、サンプリング部１８１と接続されている。サンプリング部１８１から演算部１８２ａにはセンサ７の出力値が送信され、サンプリング部１８１から演算部１８２ｂにはセンサ８の出力値が送信されている。

判定部１８３は、演算部１８２ａ，１８２ｂの演算結果に基づいてセンサ７，８からの出力差を計算し、その出力差が閾値を超えているか否かを判定する部分である。この閾値は、センサ７，８のうち開口部２を有する端面１ａ側に配置されたもの（即ち、センサ７）の寿命を判定するために設定されたものである。なお、閾値を設定する際には、通常発生するおそれがある出力誤差等も考慮しながら、寿命到来時におけるひずみ感度の具体的な態様に基づいて決定することが好ましい。判定部１８３は、報知器１８４と接続されており、センサ７，８の出力差が閾値を超えた場合にその旨を出力する。

報知器１８４は、判定部１８３の判定に基づいてセンサ７の寿命の到来を操作者等に伝達するためのものである。報知器１８４の報知方法としては、種々の公知の技術によれば良いが、これには例えば、操作者の見やすい位置に警告灯を点灯させるものや、警告音を発するもの等がある。

次に本実施の形態のピン型ロードセルの作用及び効果について説明する。なお、本実施の形態では、ピン型ロードセルに作用するせん断荷重Ｆは、左右均等であることを前提とする。作業機械のジョイント部にピン型ロードセルを適用した場合、このような均等な荷重が発生するときとしては、クレーンによる吊り下げ作業等がある。

上記のように構成されるピン型ロードセルにおいて、機械部品からピン溝５，６にせん断荷重Ｆが作用すると、センサ７，８にせん断変形が生じる。本実施の形態のピン型ロードセルは、２つのセンサ７，８の出力値の平均から荷重を算出している。本実施の形態では、ピン溝５，６に作用する荷重Ｆは均等荷重のため、通常、センサ７，８の出力値は等しい値を示す。

ここで、本実施の形態のピン型ロードセルを使用し続けると、開口部２を介してピン１の内部へ水分（大気中の湿気や雨水等）が侵入していく。このとき、ピン穴３はピン１を貫通することなく凹状に形成されているから、ピン１の内部への水分侵入は開口部２のみに限定される。そのため、時間が経過するにつれ、水分は開口部２から徐々にピン１の内部に侵入し、やがてセンサ７に到達する。センサ７に到達した水分は、センサ７の裏面の接着剤で吸湿され、センサ７のひずみ感度（すなわち、出力）を低下させる。これにより、センサ７とセンサ８の間に出力差が生じ始める。

この際、報知装置１８は、２つのセンサ７，８の出力値をサンプリング部１８１でサンプリングし、両者の出力差が閾値を超えるか否かを判定部１８３で判定している。そして、その出力差が閾値を超えると、報知器１８４を介してセンサ７の寿命が到来した旨を作業者に報知する。これにより作業者はセンサ７の寿命を知ることができる。

このように、本実施の形態のピン型ロードセルによれば、水分侵入によって感度が低下したセンサ７と感度が低下していないセンサ８との出力差を利用して、センサ７の感度が相対的に低下したことを判断できるので、作業機械の作業中のようにピン型ロードセルに作用する荷重がランダムに変化する環境であっても、センサ７の寿命を適切かつ簡便に判定することができる。また、本実施の形態は、一般的なピン型ロードセルに既に内蔵されているセンサ７，８の出力差を利用しているため、寿命判定用のセンサを新たに追加する必要がない。そのため、安価で簡便にセンサ７の寿命を判定することができるメリットも備えている。

なお、本実施の形態では、センサ７の寿命が報知された時点では未だセンサ８には水分は到達しておらず、しかも荷重Ｆは均等荷重でありセンサ７，８の出力の平均値を利用する必要もないため、その後もセンサ８のみを測定用センサとしてロードセルを継続使用することもできる。このようにセンサ８のみを使用する場合には、更に、センサ８の寿命の時期を判定する手段が必要となるが、これには例えば次の方法がある。即ち、その方法とは、報知装置１８又は別途設けた制御装置（図示せず）等において、ピン型ロードセルの製造時からセンサ７，８の出力差が上記閾値を超えるまでに要した時間を測定しておき、その測定時間に基づいてピン１の内部における水分侵入速度を算出するものである。このように水分侵入速度を算出すれば、その水分侵入速度と、センサ７及びセンサ８間の距離とからセンサ８に水分が到達する時間を推定することができるので、センサ８の寿命を予測することができる。したがって、このように構成した実施の形態によれば、ピン型ロードセルの寿命を延長させることができる。

なお、実際にはピン１内の樹脂４は使用環境に応じて水分の吸湿と放湿を同時に行っているため、水分のセンサへの到達時間（水分到達時間）と水分の侵入距離（水分侵入距離）の関係は線形にならないことが多い。したがって、上記の方法では寿命予測に誤差が生じる場合がある。そのため、センサ８の寿命をより正確に予測する場合には、水分到達時間と水分侵入距離の関係の誤差を低減する校正曲線を事前に取得しておくことが好ましい。次に、この校正曲線を求める方法について図４を用いて説明する。

図４は開口部２からセンサ８までの水分侵入速度の測定例を示す図である。

この図に示すピン１は、穴３の内部において開口部２からピン１の軸方向に沿って複数のセンサ１４ａ〜１４ｊが一列に配列されたセンサ群１４を備えている。センサ群１４におけるセンサ１４ｅは図１中のセンサ７の位置に配置されており、センサ１４ｊは図１中のセンサ８の位置に配置されている。

このように構成したピン型ロードセルを利用して、ピン型ロードセルの製造時から各センサ１４ａ〜１４ｊの出力値が低下するまでに要する時間を実際に計測すれば、その計測結果から校正曲線を得ることができる。すなわち、上記の実施の形態の例では、センサ８と同位置に配置されたセンサ１４ｊの出力が低下するまでの時間を事前に計測しておけば、それによって得られる校正曲線に基づいてセンサ８の寿命予測をより正確に行うことができる。

また、過去に得た校正曲線の実績を報知装置１８等に複数記録しておき、その実績に基づいて校正曲線に適宜補正を加えれば、さらに正確な寿命予測が可能になる。なお、ピン１の内部への水分侵入速度は、ロードセルを使用する環境の気温・湿度等の条件によって異なるので、より正確な寿命予測を行うためには、使用環境に応じた校正曲線を選択することが好ましい。この場合には、様々な使用環境の校正曲線を予め用意しておき、使用環境に適した校正曲線を報知装置１８等にその都度記憶して使用しても良い。

ところで、上記の例では、センサ７，８をピン１の内壁面に直接固定する場合について説明したが、２つのセンサ７，８は、開口部２からの距離が異なった位置に配置されていれば良く、上記以外の方法で配置しても良い。次に、その他の配置方法の具体例について、図５及び図６を用いて説明する。

図５は本実施の形態に係るセンサ７，８の配置の第１変形例を示す図であり、図６はその第２変形例を示す図である。

図５に示すピン型ロードセルのセンサ１１，１２は、樹脂４によって穴３の内部に固定された棒材１３に取り付けられている。さらに、センサ１１はピン溝５の幅内に相当する部分に収まるように、センサ１２はピン溝６の幅内に相当する部分に収まるように穴３の内部に固定されている。このようにセンサ１１，１２を棒材１３に固定すると、ピン１に急激な負荷が作用した場合にその負荷が直接センサ１１，１２に作用することが避けられるので、センサ１１，１２が損傷することを抑制することができる。

図６に示すピン型ロードセルは、４個のセンサから構成されるセンサ群３１，３２を備えている。センサ群３１はセンサ３１ａ〜３１ｄから、センサ群３２はセンサ３２ａ〜３２ｄから構成されている。

この図において、センサ群３１を構成する４つのセンサ３１ａ〜３１ｄは、ピン１の同一横断面上において均等配置されるように、ピン１の内壁面に固定されている。このように４つのセンサ３１ａ〜３１ｄを配置すると、２組のセンサがそれぞれピン１の中心軸を介して対向して配置される。すなわち、図６に示した例では、センサ３１ａとセンサ３１ｃが対向するように、かつセンサ３１ｂとセンサ３１ｄが対向するように配置されている。なお、センサ群３２を構成する４つのセンサ３１ａ〜３１ｄも、センサ群３１の４つのセンサ３１ａ〜３１ｄと同様にピン１の内壁面に固定されている。

このようにセンサ群３１，３２を配置すると、ピン１の横断面内の荷重方向と大きさを算出することができる。また、このようにセンサ群３１，３２を配置すると、ピン１の中心軸を介して対向する２面にセンサがそれぞれ設置されることになるので、対向する１組のセンサの出力値を足し合わせることにより、測定誤差の原因となる曲げ変形による出力変動をキャンセルすることができる。これにより、せん断変形に関する出力のみを抽出することができるので、ロードセルに作用する荷重をより正確に測定することができる。

ここで、図７を用いて、第１の実施の形態に係るセンサ７，８の好ましい取付姿勢について説明する。

図７は本実施の形態に係るセンサ７の取付姿勢を示す図である。

この図に示すセンサ７は、センサ７の感度を持つ方向（感度方向）がピン１の軸方向に対して４５度（より具体的には、＋４５度、または−４５度）傾いた姿勢で固定されている。

ピン１にせん断荷重Ｆが作用すると、図７に示すように、ピン１の軸方向に対して＋４５度及び−４５度の方向に引張ひずみＥと圧縮ひずみＣが生じるが、上記のようにセンサ７を取り付けると、センサ７の感度方向とひずみＣ，Ｅの発生方向を揃えることができるので、センサ７の出力変動を抑制することができる。なお、本実施の形態に係るセンサ７としては、引張ひずみＥと圧縮ひずみＣのうちいずれかを検出するものを利用しても良いし、両者を検出するもの（２軸ゲージ等）を利用しても良い。

なお、ここでは、センサ７の取付姿勢についてのみ説明したが、センサ８もこれと同様に取り付けることができるのは言うまでもない。

ところで、上記では、ピン１の一方の端面１ａから穴３（凹部）を設けて水分の侵入方向を一方に限定したものについて説明したが、この他の方法でピン１に凹部を形成しても良い。次に、図８を用いて、その一例について説明する。

図８は本発明の第１の実施の形態であるピン型ロードセルの変形例の正面断面図である。

この図に示すピン型ロードセルは、ピン１の軸方向に沿って設けられた貫通孔３０と、貫通孔３０の一端（端面１ｂ側）に取り付けられた封止部材（封止板）２２を備えている点で第１の実施の形態と異なる。

貫通孔３０は、図１等に示した穴３と同様に、その中心軸がピン１の中心軸と合致するように設けられている。封止部材２２は、ピン１の端面１ｂからの水分侵入を防止するもので、溶接やＯリング封止などで固定されている。

このように構成されたロードセルによっても、図１等に示した場合と同様に、水分の侵入方向をピン１の一方に限定することができるので、センサ７，８の出力差を利用してセンサ７の寿命を予測することができる。特に、本変形例のようにピン１を形成すると、ロードセルの組立作業中に端面１ｂ側からもピン１内にアクセスすることができるので、センサ８を固定する作業が容易になるというメリットがある。

ところで、上記で説明した各例においては、１つのセンサ（又はセンサ群）が収められたピン溝が２つある場合について説明してきたが、ピン溝が少なくとも１つあり、その少なくとも１つのピン溝の幅内に複数のセンサがある場合であれば、センサの寿命予測は可能である。この場合には、開口部２が設けられたピン１の端面１ａに最も近いピン溝に収められたセンサであって端面１ａに最も近いものの出力値と、その他のセンサのうち少なくとも１つの出力値とをサンプリングし、そのサンプリングした端面１ａに最も近いセンサの出力値とその他のセンサの出力値の差が、端面１ａに最も近いセンサの寿命を判定するために設定した閾値を超えたときを、当該センサの寿命と判定すれば良い。すなわち、ロードセルに均等荷重が作用する場合には各ピン溝で生じるせん断力が等しいので、端面１ａに最も近いセンサと、このセンサに対してピン１の軸方向の異なる位置に配置された他のセンサの出力差を閾値と比較すれば、端面１ａに最も近いセンサの寿命を判定することができる。

次に、図９を用いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態の場合も第１の実施の形態同様、ピン型ロードセルに作用するせん断荷重Ｆは左右均等であることを前提とする。

図９は本発明の第２の実施の形態であるピン型ロードセルの正面断面図である。

この図に示すピン型ロードセルは、第１樹脂２８及び第２樹脂２９を備えている点と、封止部材２２を備えていない点で図８に示したものと異なる。

貫通孔３０は、ピン１の端面１ｂにおいて開口部１９として表出している。本実施の形態では、センサ（第２センサ）８は、端面１ｂまでの距離が、端面１ａからセンサ（第１センサ）７までの距離と等しくなるようピン１内に固定されている。すなわち、本実施の形態のピン型ロードセルは、端面１ａ（開口部２）からセンサ７までの距離と、端面１ｂ（開口部１９）からセンサ８までの距離とは等しく設定されている。

第１樹脂２８は貫通孔３０内のセンサ７側に充填されており、第２樹脂２９は貫通孔３０内のセンサ８側に充填されている。第２樹脂２９は、第１樹脂２８より相対的に水分侵入速度が遅い樹脂である。すなわち、本実施の形態における第１樹脂２８と第２樹脂２９は互いに水分侵入速度が異なっている。

ここで、本実施の形態に係るピン型ロードセルと異なり、ピン１の貫通孔３０の内部に同一の樹脂を充填した場合には、開口部２，１９から同じ条件で水分が侵入するので、２つのセンサ７，８の出力がほぼ同時期に低下する恐れがある。そのため、第１の実施の形態のようにセンサ７，８の出力差を検知してセンサ７，８の寿命を判定することは困難となる。

これに対して、本実施の形態のピン型ロードセルは、貫通孔３０の内部に水分侵入速度が互いに異なる樹脂２８，２９が充填されている。このように樹脂２８，２９を充填すると、センサ７とセンサ８が開口部２，１９から等距離に配置されていても、２つのセンサ７，８の出力低下が始まる時刻を異ならせることができる。したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態同様に、２つのセンサ７，８の出力差を利用して寿命予測ができるので、水分侵入速度が相対的に速い樹脂の内部に固定されたセンサ（即ち、本実施の形態ではセンサ７）の寿命を予測することができる。さらに、本実施の形態は、ピン１に貫通孔３０を設けているので、図８の第１の実施の形態の変形例と同様に、ロードセルの組立作業時にピン１内へのアクセスが容易になるというメリットがある。

なお、上記では、センサ７の寿命を予測するために、第２樹脂２９に相対的に水分侵入速度が遅いものを適用したが、センサ８の寿命を予測したい場合には第１樹脂２８に第２樹脂２９よりも水分侵入速度が遅いものを適用すれば良いのは言うまでもない。また、本実施の形態もロードセルに作用する荷重Ｆとして均等加重を前提としているので、水分到達時間と水分侵入距離の関係の校正曲線を予め用意しておけば、２つのセンサ７，８の寿命予測を行うことができる。

次に、図１０を用いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ロードセルに設けられた２つのピン溝に不均一な荷重Ｆ１，Ｆ２が作用することを前提としている点で、上記の各実施の形態と異なる。ピン溝に不均一な荷重が作用する場合の例としては、機械部品の片当たりが発生した場合や、油圧ショベルの掘削作業時等がある。

図１０は本発明の第３の実施の形態であるピン型ロードセルの正面断面図である。

この図に示したピン型ロードセルは、ピン溝５Ｂと、ピン溝６Ｂと、センサ１５と、センサ１６を備えている点で第１の実施の形態のものと異なる。

センサ１５とセンサ１６は、ピン１の軸方向の異なる位置にそれぞれ配置され、穴３の内部に固定されている。第１センサ１５は、第２センサ１６と比較して開口部２に近い位置（即ち、端面１ａ側）に配置されている。センサ１５，１６は報知装置１８と接続されており、測定したひずみを報知装置１８に出力している。なお、本実施の形態のセンサ１５，１６は、第１の実施の形態で説明したものと同じ方法で穴３の内部に固定されている。

ピン溝５Ｂは、ピン１の周方向に沿ってピン１の外周面上に設けられた溝で、他のピン溝と比較して最も開口部２に近い位置に配置されている。また、ピン溝５Ｂは、その幅内にセンサ１５，１６が収まるように形成されている。

ピン溝６Ｂは、ピン溝５Ｂ同様にピン１の周方向に沿ってピン１の外周面上に設けられた溝で、ピン溝５Ｂから端面１ｂ側の位置に配置されている。また、ピン溝６Ｂは、その幅内にセンサ８が収まるように形成されている。

ここで、第１の実施の形態に係るピン型ロードセルに不均等な荷重Ｆ１，Ｆ２が作用したと仮定すると、その荷重Ｆ１，Ｆ２によってピン溝５，６内のセンサ７，８間に当初から出力差が生じてしまうため、センサ７，８の出力差からセンサ７の寿命を判定することは不可能となってしまう。

これに対して、本実施の形態のピン型ロードセルは、開口部２に最も近いピン溝５Ｂの幅内に２つのセンサ１５，１６を配置している。このように開口部２に最も近いピン溝５Ｂの幅内に２つのセンサ１５，１６を配置すると、不均等な荷重Ｆ１，Ｆ２が作用しても、それぞれのピン溝５Ｂ，６Ｂの幅内ではせん断変形が均一なので、センサ１５とセンサ１６の出力に当初から差が生じない状況をつくり出すことができる。これにより、２つのセンサ１５，１６の出力差を報知装置１８で監視することでセンサ１５の出力低下を認識できるようになるので、上記各実施の形態と同様に、センサ１５，１６の出力差と予め設定しておいた閾値とからセンサ１５の寿命を予測することができる。

なお、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、ピン１内における水分侵入速度を予測したり、水分到達時間と水分侵入距離の校正曲線を利用する等してセンサ１６の出力が低下するまでの時間を予測すれば、センサ１５の寿命到来後もロードセルの継続使用が可能である。

また、上記では、同一のピン溝内にセンサが２つある場合について説明したが、同一のピン溝内に３つ以上のセンサを配置して、開口部２に最も近いセンサの出力値とその他のセンサのうち少なくとも１つの出力値の差を判別すれば、開口部２に最も近いセンサの寿命を予測することができる。

さらに、上記では不均等な荷重が作用することを前提として説明したが、本実施の形態のようにピン１の軸方向の異なる位置に配置された２つのセンサ１５，１６がある場合には、第１の実施の形態と同様に、これらの出力差を利用できるので、均等な荷重が作用している場合にもセンサ１５の寿命が予測することができる。すなわち、本実施の形態によれば、ロードセルに作用する荷重の均等・不均等に関わらず、開口部２に最も近いセンサの寿命を予測することができる。

なお、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、算出した水分侵入速度や、事前に求めた校正曲線に基づいてひずみ測定センサの寿命を予測しても良い。また、図８に示した例のように、ピン１に貫通孔を設け、その端面１ｂ側の端部に封止部材２２を取り付けることで穴３を形成しても良い。

本発明の第１の実施の形態であるピン型ロードセルの正面断面図。 図１中のII-IIからの横断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る報知装置の機能ブロック図。 本発明の第１の実施の形態においてピンの開口部から第２センサ（センサ８）までの水分侵入速度の測定例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係るセンサの配置の第１変形例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係るセンサの配置の第２変形例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係るセンサの取付姿勢を示す図。 本発明の第１の実施の形態であるピン型ロードセルの変形例の正面断面図。 本発明の第２の実施の形態であるピン型ロードセルの正面断面図。 本発明の第３の実施の形態であるピン型ロードセルの正面断面図。

符号の説明

１ ピン
１ａ 端面
１ｂ 端面
２ 開口部
３ 穴（ピン穴）
４ 樹脂
５ ピン溝
５Ｂ ピン溝
６ ピン溝
６Ｂ ピン溝
７ センサ
８ センサ
１１ センサ
１２ センサ
１３ 棒材
１４ センサ群
１５ センサ
１６ センサ
１８ 報知装置
１９ 開口部
２２ 封止部材
２８ 第１樹脂
２９ 第２樹脂
３０ 貫通孔
３１ センサ群
３２ センサ群

Claims (12)

1. ピンと、
   このピンの一方の端面から前記ピンの軸方向に設けられた穴と、
   この穴の内部に固定され、前記ピンの軸方向の異なる位置に配置された複数のひずみ測定センサと、
   この複数のひずみ測定センサが、前記ピンの周方向に沿って前記ピンの外周面上に設けられた溝の幅内に収まるように形成された１または複数のピン溝と、
   前記穴の内部に充填された樹脂と、
   前記複数のひずみ測定センサのうち前記ピンの一方の端面に最も近いものの出力値、及びその他のひずみ測定センサのうち少なくとも１つの出力値をサンプリングし、そのサンプリングした前記ピンの一方の端面に最も近いひずみ測定センサの出力値と前記その他のひずみ測定センサの出力値の差が、前記ピンの一方の端面に最も近いひずみ測定センサの寿命を判定するために設定した閾値を超えたことを報知する報知装置とを備えることを特徴とするピン型ロードセル。
2. 請求項１記載のピン型ロードセルにおいて、
   前記ピン型ロードセルには均等な荷重が作用しており、
   前記複数のひずみ測定センサは、前記ピン溝の幅内に１つずつ収まるように配置されていることを特徴とするピン型ロードセル。
3. 請求項１又は２記載のピン型ロードセルにおいて、
   前記ピン型ロードセルには均等な荷重が作用しており、
   前記複数のひずみ測定センサは、前記ピンの一方の端面から最も近い第１ひずみ測定センサと、及び前記ピンの他方の端面から最も近い第２ひずみ測定センサとによって構成され、
   前記ピンの一方の端面から前記第１ひずみ測定センサまでの距離と、前記ピンの他方の端面から前記第２ひずみ測定センサまでの距離とは等しく設定されており、
   前記穴は、前記ピンの他方の端面に向かって設けられた貫通孔であり、
   前記樹脂は、前記貫通孔の前記第１ひずみ測定センサ側に充填された第１樹脂と、前記貫通孔の前記第２ひずみ測定センサ側に充填され、前記第１樹脂より相対的に水分侵入速度が遅い第２樹脂とによって構成されていることを特徴とするピン型ロードセル。
4. 請求項１記載のピン型ロードセルにおいて、
   前記ピンの一方の端面に最も近い前記ピン溝の幅内に、前記複数のひずみ測定センサのうちの２以上のひずみ測定センサを設けたことを特徴とするピン型ロードセル。
5. 請求項１から４いずれかに記載のピン型ロードセルにおいて、
   前記報知装置は、前記出力差が前記閾値を超えるまでに要した時間に基づいて水分侵入速度を算出し、寿命に達していない残りのひずみ測定センサの寿命を予測することを特徴とするピン型ロードセル。
6. 請求項１から４いずれかに記載のピン型ロードセルにおいて、
   前記報知装置は、前記ピンの軸方向に沿って前記穴の内部に一列に配列された複数のひずみ測定センサの出力値が低下するまでに要する時間を測定して事前に求めた校正曲線に基づいて、寿命に達していない残りのひずみ測定センサの寿命を予測することを特徴とするピン型ロードセル。
7. 請求項１から６いずれかに記載のピン型ロードセルにおいて、
   前記ひずみ測定センサは、前記ピンの内壁面に固定されていることを特徴とするピン型ロードセル。
8. 請求項１から６いずれかに記載のピン型ロードセルにおいて、
   前記ひずみ測定センサは、前記樹脂によって前記穴の内部に固定された棒材に取り付けられていることを特徴とするピン型ロードセル
9. 請求項１から８いずれかに記載のピン型ロードセルにおいて、
   前記ひずみ測定センサは、その感度方向が前記ピンの軸方向に対して４５度傾いた姿勢で固定されていることを特徴とするピン型ロードセル。
10. 請求項１から９いずれかに記載のピン型ロードセルにおいて、
    前記ひずみ測定センサは、４個のひずみ測定センサから構成されるセンサ群であり、
    このセンサ群を構成する前記４個のひずみ測定センサは、前記ピンの同一横断面上において均等配置されるように、前記ピンの内壁面上に固定されていることを特徴とするピン型ロードセル。
11. 請求項１から１０いずれかに記載のピン型ロードセルにおいて、
    前記ひずみ測定センサは、ひずみゲージ又は半導体ひずみセンサであることを特徴とするピン型ロードセル。
12. 請求項１から２、又は請求項４から１１のいずれかに記載のピン型ロードセルにおいて、
    前記穴は、前記ピンの軸方向に設けた貫通孔の一端に封止部材を取り付けて設けられていることを特徴とするピン型ロードセル。

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